一种预应力通信塔柱及其施工方法与流程

本发明涉及一种预应力通信塔柱及其施工方法。

背景技术

通信塔柱在国家进行行业整合后，原来属于各家通信公司的自有的通信塔柱均收归一家公司综合运营，综合运营需要在原来为一家通信公司单独设计的铁塔增加通信天线，造成既有铁塔荷载增加，需要进行加固处理。常用的加固方案一种是增加截面，增加截面需要在原通信塔柱进行大量焊接操作，施工困难；另一种在外围增加斜向拉索，斜向拉索需要占用较大的空间，使用范围很窄。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种预应力通信塔柱及其施工方法，要解决传统的通信塔柱结构焊接量大、施工困难以及直接在外围增加斜向拉索占用空间大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种预应力通信塔柱，包括有基础、设置在基础上的塔柱主体以及安装在塔柱主体上部的通信塔天线；所述塔柱主体包括有下部的加固段和上部的非加固段；

所述预应力通信塔柱还包括有顶部抱箍、预应力束、中间抱箍和斜向撑杆；所述顶部抱箍环箍在加固段的顶部位置处；所述预应力束有一组、沿塔柱主体的圆周方向间隔布置；其中，每根预应力束的上端与顶部抱箍连接，每根预应力束的下端与基础连接；所述中间抱箍有一组、沿竖向平行间隔环箍在加固段上；所述斜向撑杆倾斜设置在中间抱箍与预应力束之间；其中，斜向撑杆的下端铰接连接在中间抱箍上，斜向撑杆的上端铰接连接在预应力束上。

优选的，所述通信塔天线有一组、沿竖向间隔布置在塔柱主体上部的非加固段上。

优选的，所述预应力束倾斜拉设在顶部抱箍与基础之间，并且预应力束在对应斜向撑杆的位置处与斜向撑杆铰接连接。

优选的，所述斜向撑杆在每个中间抱箍上均设置有一组，每组斜向撑杆的根数与预应力束的根数相适应；一组斜向撑杆沿中间抱箍的圆周方向间隔布置。

优选的，所述斜向撑杆与塔柱主体竖向轴线的夹角不小于20°，且不大于90°。

优选的，所述预应力通信塔柱还包括有水平撑杆；所述水平撑杆有若干组、沿预应力束的倾斜方向间隔设置；并且每组水平撑杆均围合而成水平框架；所述水平撑杆的两端分别连接在相邻预应力束上、对应预应力束与斜向撑杆连接节点位置处。

一种预应力通信塔柱的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，根据塔柱主体的受力条件，将塔柱主体划分为不需加固的非加固段和需要加固的加固段。

步骤二，根据受力条件计算确定需要设置的预应力束的数量及中间抱箍的数量，并分别计算确定中间抱箍、顶部抱箍、斜向撑杆和预应力束的截面尺寸。

步骤三，制作预应力束、中间抱箍、顶部抱箍和斜向撑杆。

步骤四，施工基础顶部的锚固件。

步骤五，在塔柱主体的加固段上安装顶部抱箍、中间抱箍和斜向撑杆。

步骤六，待步骤五安装完成后，挂载预应力束，将预应力束的上端与顶部抱箍连接，预应力束的中部与对应的斜向撑杆连接。

步骤七，根据设计计算得到的预应力束的设计预应力，张拉预应力束4至设计预应力，并将预应力束的下端锚固到基础顶部的锚固件上，至此施工结束。

优选的，步骤五的具体方法为：在塔柱主体的加固段的顶部位置处设置顶部抱箍；将一组中间抱箍沿竖向间隔环箍在塔柱主体的加固段外侧；在每个中间抱箍的外侧、沿环向均间隔设置一组斜向撑杆，并将斜向撑杆的下端与中间抱箍铰接连接。

优选的，步骤六中斜向撑杆与塔柱主体竖向轴线的夹角不小于20°，且不大于90°。

优选的，在预应力束张拉结束后，在相邻的预应力束之间、沿预应力束的倾斜方向间隔设置水平撑杆，水平撑杆的两端分别连接在相邻预应力束上、对应预应力束与斜向撑杆连接节点位置处。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

1、本发明通过在塔柱主体周围实现了在对既有塔柱主体进行最小扰动的情况下，增加既有塔柱主体的抗弯能力，从而增加塔柱主体上部天线挂载数量和层数；并且本发明将原来单一通信铁塔，改造为通用型通信塔，为多家通信企业使用，节约社会基础设施假设成本。

2、本发明减小通信塔柱的加固难度；一般采用的斜拉索方案由于需要较大的角度才能发挥拉索的效率，因此需要占用很大的空间才能实现加固，而大多数通信塔柱的使用环境都不允许在其周围再占用大量空间用于加固；而本发明中的结构巧妙的利用了塔柱主体的锥形截面特性，设置抱箍连接方式，并设置斜向撑杆，利用预应力束在斜向撑杆上产生的斜向下的轴力使抱箍牢固锁定在锥形的塔柱主体上，使加固施工过程不需要焊接，施工过程简单，且受力可靠。

3、本发明减小了加固的工程量，以最小的工程量实现加固效果；现有的各种加固方案均需要在既有通信塔柱上加焊很多构件，大幅度增加铁塔的本体截面，材料用量大；而本发明中的结构若需加固仅需要增加少量拉索材料，利用拉索材料的高强度，较小加固工程的材料用量，且本发明中的结构施工方法简单，容易实现，对既有塔柱主体的扰动很小。

4、本发明根据通信塔柱结构的受力特点及使用环境引入预应力束的技术方案，利用预应力束的高强度特点，创造出可以用于新建通信塔及既有通信塔的技术方案；此技术方案施工简单，材料利用率高，可降低新建通信塔柱结构综合成本。

5、本发明中的中间抱箍与外部预应力束形成塔柱主体的中间柔性支撑，减小了塔柱主体的计算长度，增强了塔柱主体的受力稳定性和整体承载力。

6、本发明中所采用的预应力束、顶部抱箍、中间抱箍、斜向撑杆、水平撑杆的材料用量很小，构件加工及安装过程都很简单，降低了既有通信塔柱加固施工过程的难度；并且本发明的施工方法在施工过程不需要焊接，如需对既有塔柱进行加固施工，对既有塔柱的扰动很小，不影响既有通信塔柱在加固施工过程中的正常使用，减小了加固施工过程的其他间接成本。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明中预应力通信塔柱的正面结构示意图。

图2是本发明中预应力通信塔柱的加固段的平面示意图。

附图标记：1—非加固段、2—通信塔天线、3—顶部抱箍、4—预应力束、5—斜向撑杆、6—中间抱箍、7—加固段、8—基础、9—水平撑杆、10—锚固件。

具体实施方式

如图1和图2所示，这种预应力通信塔柱，包括有基础8、设置在基础8上的塔柱主体以及安装在塔柱主体上部的通信塔天线2；所述塔柱主体包括有下部的加固段7和上部的非加固段1；

所述预应力通信塔柱还包括有顶部抱箍3、预应力束4、中间抱箍6和斜向撑杆5；所述顶部抱箍3环箍在加固段7的顶部位置处；所述预应力束4有一组、沿塔柱主体的圆周方向间隔布置；其中，每根预应力束4的上端与顶部抱箍3连接，每根预应力束4的下端与基础8连接；所述中间抱箍6有一组、沿竖向平行间隔环箍在加固段7上；所述斜向撑杆5倾斜设置在中间抱箍6与预应力束4之间；其中，斜向撑杆5的下端铰接连接在中间抱箍6上，斜向撑杆5的上端铰接连接在预应力束4上。

本实施例中，所述通信塔天线2有一组、沿竖向间隔布置在塔柱主体上部的非加固段1上。

本实施例中，在顶部抱箍3的外侧、沿环向间隔设有连接耳板；所述预应力束4倾斜拉设在连接耳板与基础8之间，并且预应力束4在对应斜向撑杆5的位置处与斜向撑杆5铰接连接。

本实施例中，所述斜向撑杆5在每个中间抱箍6上均设置有一组，每组斜向撑杆5的根数与预应力束4的根数相适应；一组斜向撑杆5沿中间抱箍6的圆周方向间隔布置。

本实施例中，所述斜向撑杆5与塔柱主体竖向轴线的夹角不小于20°，且不大于90°。

本实施例中，所述预应力通信塔柱还包括有水平撑杆9；所述水平撑杆9有若干组、沿预应力束4的倾斜方向间隔设置；并且每组水平撑杆9均围合而成水平框架；所述水平撑杆9的两端分别连接在相邻预应力束4上、对应预应力束4与斜向撑杆5连接节点位置处。

这种预应力通信塔柱的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，根据塔柱主体的受力条件，将塔柱主体划分为不需加固的非加固段1和需要加固的加固段7。

步骤二，根据受力条件计算确定需要设置的预应力束4的数量及中间抱箍6的数量，并分别计算确定中间抱箍6、顶部抱箍3、斜向撑杆5和预应力束4等构件的截面尺寸。

步骤三，工厂加工制作预应力束4、中间抱箍6、顶部抱箍3和斜向撑杆5等构件。

步骤四，现场施工基础8顶部的锚固件10。

步骤五，在塔柱主体的加固段7上安装顶部抱箍3、中间抱箍6和斜向撑杆5；其具体方法为：在塔柱主体的加固段7的顶部位置处设置顶部抱箍3，并且在顶部抱箍3的外侧沿环向间隔设置连接耳板，用于锚固预应力束4；将一组中间抱箍6沿竖向间隔环箍在塔柱主体的加固段7外侧，一般情况下中间抱箍6为等间距布置，若等间距位置处有困难，可上下错动，相邻间距不超过3倍；在每个中间抱箍6的外侧、沿环向均间隔设置一组斜向撑杆5，并将斜向撑杆5的下端与中间抱箍6铰接连接。

步骤六，待步骤五安装完成后，挂载预应力束4，将预应力束4的上端与顶部抱箍3连接，预应力束4的中部与对应的斜向撑杆5连接。

步骤七，根据设计计算得到的预应力束4的设计预应力，沿圆周循环依次张拉预应力束4至设计预应力或使用多套设备同步张拉所有预应力束4至设计预应力，并将预应力束4的下端锚固到基础8顶部的锚固件10上，至此施工结束。

本实施例中，步骤三中的顶部抱箍3由至少由两片弧形片拼接而成，相邻弧形片之间采用螺栓连接或焊接，最终形成环形的顶部抱箍3，中间抱箍6包含不少于两片弧形片，相邻两片弧形片之间采用螺栓连接或焊接，并且连接后形成环形中间抱箍6整体。

本实施例中，步骤五中的中间抱箍6在加固段7设置不少于一道，具体需要的中间抱箍6的数量，根据加固整体计算需求设置。

本实施例中，步骤七中的通信塔柱在受力较大的情况下，外侧布置的预应力束4的受力也较大，此时为使预应力束4和斜向撑杆5在受力较大的情况下不产生侧向失稳，可在斜向撑杆5与预应力束4连接端位置设置水平撑杆9，水平撑杆9将标高相同的斜向撑杆5与预应力束4的节点连接成多边形整体结构，保证预应力束4和斜向撑杆5在受力时的侧向稳定。

本实施例中，步骤六中的斜向撑杆5与塔柱主体竖向轴线的夹角不小于20°，且不大于90°。

本实施例中，每一层斜向撑杆5的外端与预应力束4的节点与通信塔柱的水平距离，均不小于安装高度更高的上一层斜向撑杆5的外端与预应力束4的节点与通信塔柱的水平距离。

本实施例中，所述锚固件10的位置与通信塔柱中心的水平距离不小于最下层斜向撑杆5的外端与预应力束4的节点与通信塔柱的水平距离，锚固件10的数量同预应力束4的数量。

本实施例中，步骤七施工完成后，每根预应力束4倾斜拉设在连接耳板与锚固件10之间，增强了塔柱主体抗弯能力，预应力束4的数量不少于3束。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。